JP5454256B2 - Optical waveguide device and optical receiver comprising such an optical waveguide device - Google Patents

Optical waveguide device and optical receiver comprising such an optical waveguide device Download PDF

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Description

本発明は、光導波路素子及びそのような光導波路素子を備えた光受信機に関する。   The present invention relates to an optical waveguide device and an optical receiver including such an optical waveguide device.

近年、光通信システムにおける伝送容量を増大するために、ビットレートの向上が求められている。ビットレートを増大しないまま伝送容量を向上するために、例えば、多値位相偏移変調を使用する場合がある。   In recent years, in order to increase transmission capacity in an optical communication system, an improvement in bit rate has been demanded. In order to improve the transmission capacity without increasing the bit rate, for example, multilevel phase shift keying may be used.

多値位相偏移変調として、具体的には、4値位相偏移変調(Quadrature Phase Shift Keying:QPSK)又は差分4値位相偏移変調(Differential Quadrature Phase Shift Keying:DQPSK)が挙げられる。   Specific examples of the multilevel phase shift keying include quaternary phase shift keying (QPSK) or differential quadrature phase shift keying (DQPSK).

QPSK又はDQPSK信号光を復調するためには、例えば、光ハイブリッド回路を備えたコヒーレント光受信機が用いられる。光ハイブリッド回路は、入力されたQPSK又はDQPSK信号光の位相変調状態に応じて、4つの信号光を出力し、多値化されていた情報を取り出すものであり、コヒーレント光受信機における主要な回路である。   In order to demodulate QPSK or DQPSK signal light, for example, a coherent optical receiver provided with an optical hybrid circuit is used. The optical hybrid circuit outputs four signal lights in accordance with the phase modulation state of the input QPSK or DQPSK signal light, and takes out the multilevel information, and is a main circuit in the coherent optical receiver. It is.

そして、コストパフォーマンスに優れたコヒーレント光受信機を製造するために、光ハイブリッド回路を小型化することが求められている。   In order to manufacture a coherent optical receiver having excellent cost performance, it is required to reduce the size of the optical hybrid circuit.

図1は、従来技術による光ハイブリッド回路の例1を示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a first example of a conventional optical hybrid circuit.

図1に示す光ハイブリッド回路111は、4つの3dBカプラと、90°位相シフタとから形成される。3dBカプラ同士又は3dBカプラと90°位相シフタとは、光導波路によって接続される。光ハイブリッド回路111は、2つの入力チャネルを用いて、QPSK信号光及び局部発振光(LO光)が入力される。そして、位相が90度ずつ異なる4つの出力光が出力チャネルそれぞれから出力される。出力光は、同相成分であるS−L及びS+L信号光、及び直交成分であるS−jL及びS+jL信号光を含む。   The optical hybrid circuit 111 shown in FIG. 1 is formed by four 3 dB couplers and a 90 ° phase shifter. The 3 dB couplers or the 3 dB coupler and the 90 ° phase shifter are connected by an optical waveguide. The optical hybrid circuit 111 receives QPSK signal light and local oscillation light (LO light) using two input channels. Then, four output lights whose phases are different by 90 degrees are output from the output channels. The output light includes S-L and S + L signal lights that are in-phase components, and S-jL and S + jL signal lights that are quadrature components.

しかし、図1に示す光ハイブリッド回路111は、回路を形成する要素が多いので、光ハイブリッド回路を小型化することには限界がある。   However, since the optical hybrid circuit 111 shown in FIG. 1 has many elements forming the circuit, there is a limit to downsizing the optical hybrid circuit.

図2は、従来技術による光ハイブリッド回路の例2を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating Example 2 of an optical hybrid circuit according to the related art.

図2に示す光ハイブリッド回路112は、4つの入力チャネル及び4つの出力チャネルと、矩形の4:4多モード干渉(Multi Mode Interference:MMI)カプラとにより形成される。光ハイブリッド回路112は、4つの入力チャネルの内、光伝搬方向の中心軸に非対称な2つの入力チャネルを用いて、QPSK信号光及びLO光が入力される。すると、入力された信号光は、MMIカプラ内の多モード干渉によって自己結像され、位相が90度ずつ異なる4つの出力光が出力チャネルそれぞれから出力される。   The optical hybrid circuit 112 shown in FIG. 2 is formed by four input channels and four output channels, and a rectangular 4: 4 multimode interference (MMI) coupler. The optical hybrid circuit 112 receives QPSK signal light and LO light using two input channels that are asymmetric about the central axis in the light propagation direction among the four input channels. Then, the input signal light is self-imaged by multimode interference in the MMI coupler, and four output lights having phases different by 90 degrees are output from the output channels.

光ハイブリッド回路112は、図1に示す光ハイブリッド回路と比べて、構造が単純であり、光伝搬方向の寸法(以下、単に素子長ともいう)を短縮できる。図2に示す矩形の光ハイブリッド回路では、素子長LMMIが、光ハイブリッド回路の幅(光伝搬方向と直交する方向の寸法)の2乗に比例する。そこで、図2に示す矩形の光ハイブリッド回路は、素子長を短縮するために、幅WMMIを低減する必要がある。 The optical hybrid circuit 112 has a simple structure as compared with the optical hybrid circuit shown in FIG. 1, and can reduce the dimension in the light propagation direction (hereinafter also simply referred to as an element length). In the rectangular optical hybrid circuit shown in FIG. 2, the element length L MMI is proportional to the square of the width of the optical hybrid circuit (dimension in the direction orthogonal to the light propagation direction). Therefore, the rectangular optical hybrid circuit shown in FIG. 2 needs to reduce the width W MMI in order to shorten the element length.

しかし、入力チャネルの幅を維持したまま、幅WMMIを低減するためには、入力チャネル間の幅gを低減しなくてはならない。だが、エッチング等の製造工程における加工精度の観点から、幅gを小さくすることには限界がある。従って、図2に示す矩形の光ハイブリッド回路の素子長を短縮することには限界がある。 However, in order to reduce the width W MMI while maintaining the width of the input channel, the width g between the input channels must be reduced. However, there is a limit to reducing the width g from the viewpoint of processing accuracy in a manufacturing process such as etching. Therefore, there is a limit to shortening the element length of the rectangular optical hybrid circuit shown in FIG.

図3は、従来技術による光ハイブリッド回路の例3を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example 3 of a conventional optical hybrid circuit.

図3に示す光ハイブリッド回路113は、MMIカプラの両側部がバタフライテーパ状に形成される。MMIカプラの幅は、光伝搬方向に向かってテーパ状に減少した後、テーパ状に増加している。MMIカプラの入力側の幅はWMMIであって、図2に示す光ハイブリッド回路112と同じであるが、光伝搬方向の中央の幅がWMBであって、入力側の幅WMMIよりも狭まっている。MMIカプラの両側部は、中央部分の幅WMBの部分において、不連続点を有する。このような形状を有する光ハイブリッド回路113は、平均の幅を低減して、素子長の減少を図っている。 In the optical hybrid circuit 113 shown in FIG. 3, both sides of the MMI coupler are formed in a butterfly taper shape. The width of the MMI coupler decreases in a taper shape toward the light propagation direction and then increases in a taper shape. The width on the input side of the MMI coupler is W MMI and is the same as that of the optical hybrid circuit 112 shown in FIG. 2, but the center width in the light propagation direction is W MB and is larger than the width W MMI on the input side. It is narrowing. Both side portions of the MMI coupler have discontinuities at the width W MB of the central portion. In the optical hybrid circuit 113 having such a shape, the average width is reduced to reduce the element length.

図4は、従来技術による光ハイブリッド回路の例4を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example 4 of a conventional optical hybrid circuit.

図4に示す光ハイブリッド回路114は、MMIカプラの両側部が、内側に凸の放物線状に形成される。MMIカプラの幅は、光伝搬方向に向かって、連続的に減少した後、連続的に増加する。MMIカプラの入力側の幅はWMMIであって、図2に示す光ハイブリッド回路112と同じであるが、光伝搬方向の中央の幅がWMPであって、入力側の幅WMMIよりも狭まっている。MMIカプラの両側部は、中央の幅WMPの部分においても連続している。このような形状を有する光ハイブリッド回路114も、平均の幅を低減して、素子長の減少を図っている。 In the optical hybrid circuit 114 shown in FIG. 4, both side portions of the MMI coupler are formed in a parabolic shape protruding inward. The width of the MMI coupler decreases continuously in the light propagation direction and then increases continuously. The width on the input side of the MMI coupler is W MMI and is the same as that of the optical hybrid circuit 112 shown in FIG. 2, but the center width in the light propagation direction is W MP and is larger than the width W MMI on the input side. It is narrowing. Both sides of the MMI coupler are also continuous in the central width W MP portion. The optical hybrid circuit 114 having such a shape also reduces the average width to reduce the element length.

図3及び図4に示す光ハイブリッド回路は、MMIカプラの素子長を低減する。しかし、図3及び図4に示す光ハイブリッド回路に対しては、入力光を等分配して出力すること、又は出力される各信号の位相情報が入力された多値位相偏移変調信号が有する位相情報を維持すること等の光学性能に関して、更に改善が望まれている。   The optical hybrid circuit shown in FIGS. 3 and 4 reduces the element length of the MMI coupler. However, for the optical hybrid circuit shown in FIGS. 3 and 4, the multilevel phase shift keying signal to which the input light is equally distributed and output, or the phase information of each output signal is input, is included. Further improvements in optical performance, such as maintaining phase information, are desired.

特表2001−514766Special table 2001-514766

D.Hoffmann他、”Integrated Optics Eigh−Port90°Hybrid on LiNbO3”、Journal of Lightwave Technology、1989年5月、Vol.7、No.5、pp.794−798D. Hoffmann et al., “Integrated Optics Eight-Port 90 ° Hybrid on LiNbO3”, Journal of Lightwave Technology, May 1989, Vol. 7, no. 5, pp. 794-798 E.C.M.Pennings他、”Ultracompact、All−Passive Optical 90°Hybrid on InP Using Self−Imaging”,IEEE Photonics Technology Letters、1993年6月、Vol.5、No.6、pp.701−703E. C. M.M. Pennings et al., “Ultracompact, All-Passive Optical 90 ° Hybrid on InP Using Self-Imaging”, IEEE Photonics Technology Letters, June 1993, Vol. 5, no. 6, pp. 701-703 Pierre A Besse他、”New 2×2 and 1×3 Multimode Interface Couplers with Free Selection of Power Splitting Ratios”、Journal of Lightwave Technology、1996年10月、Vol.14、No.10、pp.2286−2293Pierre A Besse et al., “New 2 × 2 and 1 × 3 Multimode Interface Couplers with Free Selection of Power Splitting Ratios”, Journal of Lightweight 96, V. 14, no. 10, pp. 2286-2293 D. S.Levy他、”Length Reduction of Tapered N×N MMI Devices”、IEEE Photonics Technology Letters、1998年6月、Vol.10、No.6、pp.830−832D. S. Levy et al., “Length Reduction of Tapered N × N MMI Devices”, IEEE Photonics Technology Letters, June 1998, Vol. 10, no. 6, pp. 830-832

本明細書は、小さな寸法を有し、且つ光学性能に優れた光導波路素子を提供することを目的とする。   An object of the present specification is to provide an optical waveguide device having a small size and excellent optical performance.

上記課題を解決するために、本明細書で開示する光導波路素子の一形態によれば、複数の入力チャネルと、複数の出力チャネルと、一方の端部に複数の入力チャネルが接続され、他方の端部に複数の出力チャネルが接続される多モード干渉カプラと、を備え、多モード干渉カプラは、一方の端部から他方の端部側に向かって幅が漸減する第1部分と、第1部分と接続され接続部分の幅を保持したまま一方の端部側から他方の端部側に向かって延びる第2部分と、第2部分と接続され一方の端部側から他方の端部に向かって幅が漸増する第3部分と、を有する。   In order to solve the above problems, according to one mode of the optical waveguide element disclosed in the present specification, a plurality of input channels, a plurality of output channels, a plurality of input channels are connected to one end, and the other A multimode interference coupler having a plurality of output channels connected to an end of the multimode interference coupler, the multimode interference coupler comprising: a first portion whose width gradually decreases from one end toward the other end; A second part extending from one end side toward the other end side while maintaining the width of the connecting part connected to the one part, and connected to the second part from the one end side to the other end part A third portion whose width gradually increases.

上述した本明細書で開示する光導波路素子の一形態によれば、小さな寸法を有し、且つ光学性能に優れる。   According to one form of the optical waveguide element disclosed in the present specification described above, the optical waveguide element has a small size and excellent optical performance.

本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。   The objects and advantages of the invention will be realized and obtained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims.

前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、クレームされている本発明を制限するものではない。   Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention as claimed.

従来技術による光ハイブリッド回路の例1を示す図である。It is a figure which shows Example 1 of the optical hybrid circuit by a prior art. 従来技術による光ハイブリッド回路の例2を示す図である。It is a figure which shows Example 2 of the optical hybrid circuit by a prior art. 従来技術による光ハイブリッド回路の例3を示す図である。It is a figure which shows Example 3 of the optical hybrid circuit by a prior art. 従来技術による光ハイブリッド回路の例4を示す図である。It is a figure which shows Example 4 of the optical hybrid circuit by a prior art. 本明細書に開示する光ハイブリッド回路の第1実施形態を示す図である。1 is a diagram illustrating a first embodiment of an optical hybrid circuit disclosed in this specification. FIG. 図5に示す光ハイブリッド回路内を伝搬する波面を説明する図である。It is a figure explaining the wave front which propagates the inside of the optical hybrid circuit shown in FIG. (A)〜(E)は、光ハイブリッド回路の多モード干渉カプラの第2部分の長さを変えた場合の各出力チャネルの透過率と波長との関係を示す図である。(A)-(E) is a figure which shows the relationship between the transmittance | permeability of each output channel at the time of changing the length of the 2nd part of the multimode interference coupler of an optical hybrid circuit, and a wavelength. (A)〜(E)は、光ハイブリッド回路の多モード干渉カプラの第2部分の長さを変えた場合の各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図である。(A)-(E) is a figure which shows the relationship between the phase shift and wavelength of each output channel at the time of changing the length of the 2nd part of the multimode interference coupler of an optical hybrid circuit. 図3に示す光ハイブリッド回路内を伝搬する波面を説明する図である。It is a figure explaining the wave front which propagates the inside of the optical hybrid circuit shown in FIG. (A)は、図4に示す光ハイブリッド回路の各出力チャネルの透過率と波長との関係を示す図であり、(B)は、各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図である。(A) is a figure which shows the relationship between the transmittance | permeability and wavelength of each output channel of the optical hybrid circuit shown in FIG. 4, (B) is a figure which shows the relationship between the phase shift of each output channel, and a wavelength. It is. 図4に示す光ハイブリッド回路内を伝搬する波面を説明する図である。It is a figure explaining the wave front which propagates the inside of the optical hybrid circuit shown in FIG. 第1実施形態の光ハイブリッド回路の短縮率を、図3及び図4に示す光ハイブリッド回路と比較した図である。FIG. 5 is a diagram comparing the shortening rate of the optical hybrid circuit of the first embodiment with that of the optical hybrid circuit shown in FIGS. 3 and 4. 第1実施形態の光ハイブリッド回路の短縮率と第2部分の長さとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the shortening rate of the optical hybrid circuit of 1st Embodiment, and the length of a 2nd part. 第1実施形態の光ハイブリッド回路の短縮率を0.58にした場合の各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the shift | offset | difference of the phase of each output channel when a shortening rate of the optical hybrid circuit of 1st Embodiment is 0.58, and a wavelength. 図4に示す光ハイブリッド回路の短縮率を0.58にした場合の各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the phase shift of each output channel and the wavelength when the shortening rate of the optical hybrid circuit shown in FIG. 4 is 0.58. 図5のX−X線拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged sectional view taken along line XX in FIG. 5. 本明細書に開示する光ハイブリッド回路の第2実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the optical hybrid circuit disclosed by this specification. (A)は、第1実施形態の光ハイブリッド回路の各出力チャネルの透過率と波長との関係を示す図であり、(B)は、第2実施形態の光ハイブリッド回路の各出力チャネルの透過率と波長との関係を示す図である。(A) is a figure which shows the relationship of the transmittance | permeability and wavelength of each output channel of the optical hybrid circuit of 1st Embodiment, (B) is transmission of each output channel of the optical hybrid circuit of 2nd Embodiment. It is a figure which shows the relationship between a rate and a wavelength. (A)は、第1実施形態の光ハイブリッド回路の各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図であり、(B)は、第2実施形態の各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図である。(A) is a figure which shows the relationship between the phase shift and wavelength of each output channel of the optical hybrid circuit of 1st Embodiment, (B) is the phase shift of each output channel of 2nd Embodiment, and It is a figure which shows the relationship with a wavelength. 本明細書に開示する光ハイブリッド回路の第3実施形態を示す図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment of the optical hybrid circuit disclosed by this specification. (A)は、第1実施形態の光ハイブリッド回路の各出力チャネルの透過率と波長との関係を示す図であり、(B)は、第3実施形態の光ハイブリッド回路の各出力チャネルの透過率と波長との関係を示す図である。(A) is a figure which shows the relationship of the transmittance | permeability and wavelength of each output channel of the optical hybrid circuit of 1st Embodiment, (B) is transmission of each output channel of the optical hybrid circuit of 3rd Embodiment. It is a figure which shows the relationship between a rate and a wavelength. (A)は、第1実施形態の光ハイブリッド回路の各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図であり、(B)は、第3実施形態の各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図である。(A) is a figure which shows the relationship between the phase shift and wavelength of each output channel of the optical hybrid circuit of 1st Embodiment, (B) is the phase shift of each output channel of 3rd Embodiment, and It is a figure which shows the relationship with a wavelength. 本明細書に開示する光受信機の一実施形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the optical receiver disclosed to this specification. 図23に示す光受信機にQPSK信号光が入力された場合の各出力チャネルにおける透過率を示す図である。It is a figure which shows the transmittance | permeability in each output channel when QPSK signal light is input into the optical receiver shown in FIG. 本明細書に開示する光受信機の他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment of the optical receiver disclosed by this specification.

本明細書に開示する光導波路素子としての光ハイブリッド回路は、多値位相偏移変調信号光を入力し、この入力した信号から、位相を変化させて多値化された信号を復調するために好適に用いられる。本明細書に開示する光ハイブリッド回路は、例えば、BPSK、QPSK、8PSK等の多値位相偏移変調信号光、又は16QAM、64QAM等の多値振幅位相変調信号光を復調するために用いることができる。以下の説明では、QPSK信号光を復調する場合の光ハイブリッド回路を例として述べる。光ハイブリッド回路が備える入力チャネル及び出力チャネルの数は、入力する信号光に応じて適宜設定され得る。   An optical hybrid circuit as an optical waveguide device disclosed in the present specification inputs multilevel phase shift keyed signal light and demodulates a multilevel signal by changing the phase from the input signal. Preferably used. The optical hybrid circuit disclosed in this specification is used to demodulate, for example, multilevel phase shift keyed signal light such as BPSK, QPSK, and 8PSK, or multilevel amplitude phase modulated signal light such as 16QAM and 64QAM. it can. In the following description, an optical hybrid circuit in the case of demodulating QPSK signal light will be described as an example. The number of input channels and output channels included in the optical hybrid circuit can be appropriately set according to the input signal light.

以下、本明細書で開示する光導波路素子としての光ハイブリッド回路の好ましい第1実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。   Hereinafter, a preferred first embodiment of an optical hybrid circuit as an optical waveguide device disclosed in the present specification will be described with reference to the drawings. However, it should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.

図5は、本明細書に開示する光ハイブリッド回路の第1実施形態を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating a first embodiment of the optical hybrid circuit disclosed in this specification.

本実施形態の光ハイブリッド回路10は、4つの入力チャネル11と、4つの出力チャネル12と、一方の端部14に4つの入力チャネル11が接続され、他方の端部15に4つの出力チャネル12が接続される多モード干渉カプラ13と、を備える。多モード干渉カプラ13は、一方の端部14から他方の端部15に向かって光を伝搬する。   The optical hybrid circuit 10 of this embodiment includes four input channels 11, four output channels 12, four input channels 11 connected to one end 14, and four output channels 12 to the other end 15. Is connected to the multimode interference coupler 13. The multimode interference coupler 13 propagates light from one end 14 toward the other end 15.

多モード干渉カプラ13は、一方の端部14から他方の端部15側に向かって幅が漸減する第1部分13aと、この第1部分13aと接続され接続部分の幅を保持したまま一方の端部14側から他方の端部15側に向かって延びる第2部分13bと、この第2部分13bと接続され一方の端部14側から他方の端部15に向かって幅が漸増する第3部分13cと、を有する。第1部分13aと第2部分13bの接続部分の幅は、第2部分13bと第3部分13cの接続部分の幅と同じである。本明細書では、多モード干渉カプラ13における一方の端部14から他方の端部15に向かう方向を、光伝搬方向ともいう。   The multimode interference coupler 13 includes a first portion 13a whose width gradually decreases from one end portion 14 toward the other end portion 15 side, and one of the multi-mode interference couplers 13 connected to the first portion 13a while maintaining the width of the connection portion. A second portion 13b extending from the end portion 14 side toward the other end portion 15 side, and a third portion connected to the second portion 13b and gradually increasing in width from the one end portion 14 side toward the other end portion 15 And a portion 13c. The width of the connection portion between the first portion 13a and the second portion 13b is the same as the width of the connection portion between the second portion 13b and the third portion 13c. In this specification, the direction from one end 14 to the other end 15 in the multimode interference coupler 13 is also referred to as a light propagation direction.

多モード干渉カプラ13の第1部分13aの幅は、幅方向の中心軸CLに対称な対向する一対の側部13eによって規定されており、この一対の側部13eそれぞれの形状は直線である。ここで、第1部分13aの幅は、第1部分13aにおける光伝搬方向と直交する向きの長さである。このことは、第2部分13bの幅及び第3部分13cの幅に対しても適用される。   The width of the first portion 13a of the multimode interference coupler 13 is defined by a pair of opposing side portions 13e symmetrical to the central axis CL in the width direction, and the shape of each of the pair of side portions 13e is a straight line. Here, the width of the first portion 13a is a length in a direction orthogonal to the light propagation direction in the first portion 13a. This also applies to the width of the second portion 13b and the width of the third portion 13c.

第1部分13aの開放されている一方の端部14は、幅がWであり、この端部14に4つの入力チャネル11が接続される。4つの入力チャネル11は、光ハイブリッド回路10の幅方向の中心軸CLに対して対称に且つ等間隔に配置される。第1部分13aの光伝搬方向の長さはLM1である。 One open end 14 of the first portion 13a has a width WS , and the four input channels 11 are connected to the end 14. The four input channels 11 are arranged symmetrically and at equal intervals with respect to the center axis CL in the width direction of the optical hybrid circuit 10. The length of the first portion 13a in the light propagation direction is LM1 .

多モード干渉カプラ13の第3部分13cの幅は、幅方向の中心軸CLに対称な対向する一対の側部13fによって規定されており、この一対の側部13fそれぞれの形状も直線である。   The width of the third portion 13c of the multimode interference coupler 13 is defined by a pair of opposing side portions 13f that are symmetrical to the central axis CL in the width direction, and the shape of each of the pair of side portions 13f is also a straight line.

第3部分13cの開放されている他方の端部15も、幅がWであり、この端部15に4つの出力チャネル12が接続される。4つの出力チャネル12は、光ハイブリッド回路10の幅方向の中心軸CLに対して対称に且つ等間隔に配置される。図5では、4つの出力チャネルに、Ch−1、Ch−2、Ch−3、Ch−4と番号が付されている。 The other open end 15 of the third portion 13 c also has a width WS , and the four output channels 12 are connected to this end 15. The four output channels 12 are arranged symmetrically and at equal intervals with respect to the center axis CL in the width direction of the optical hybrid circuit 10. In FIG. 5, the four output channels are numbered Ch-1, Ch-2, Ch-3, and Ch-4.

第1部分13aと第3部分13cとの挟まれた第2部分13bは、矩形形状を有する。第2部分13bの幅はWであり、第2部分13bの光伝搬方向の長さはLSTである。 The second portion 13b sandwiched between the first portion 13a and the third portion 13c has a rectangular shape. The width of the second portion 13b is W M, the length of the light propagation direction of the second portion 13b is L ST.

第1部分13aの幅は、光伝搬方向に向かって、WからWまでテーパ状に減少する。第3部分13cの幅は、光伝搬方向に向かって、WからWまでテーパ状に増加する。 The width of the first portion 13a is toward the light propagation direction, it decreases in a tapered shape from W S to W M. The width of the third portion 13c increases in a tapered shape from W M to W S in the light propagation direction.

光ハイブリッド回路10では、第1部分13a及び第3部分13cは、光伝搬方向の長さが同じである。   In the optical hybrid circuit 10, the first portion 13a and the third portion 13c have the same length in the light propagation direction.

光ハイブリッド回路10は、第1部分13a及び第3部分13cが、光ハイブリッド回路10の光伝搬方向の中心軸(図示せず)に対して、対称に形成される。従って、4つの入力チャネル11及び4つの出力チャネル12も、光伝搬方向の中心軸(図示せず)に対して、対称に形成される。   In the optical hybrid circuit 10, the first portion 13 a and the third portion 13 c are formed symmetrically with respect to the central axis (not shown) of the optical hybrid circuit 10 in the light propagation direction. Therefore, the four input channels 11 and the four output channels 12 are also formed symmetrically with respect to the central axis (not shown) in the light propagation direction.

図5では、多モード干渉カプラ13における一方の端部14から他方の端部15に向かう方向が、z軸の正の方向で表されている。   In FIG. 5, the direction from one end portion 14 to the other end portion 15 in the multimode interference coupler 13 is represented by a positive z-axis direction.

図5に示す光ハイブリッド回路10では、第1部分13a及び第2部分13bを合わせたz軸方向の長さがLM2である。また、多モード干渉カプラ13のz軸方向の長さはLM3で表されている。 The optical hybrid circuit 10 shown in FIG. 5, the length of the z-axis direction of the combined first portion 13a and second portion 13b is L M2. Further, the length of the multi-mode interference coupler 13 in the z-axis direction is represented by LM3 .

光ハイブリッド回路10には、4つの入力チャネル11の内、幅方向の中心軸CLに非対称な2つの入力チャネルを用いて、QPSK信号光及びLO光が入力される。例えば、使用されない他の2つの入力チャネルは、形成されなくても良い。この場合には、光ハイブリッド回路10は、2つの入力チャネル11と、4つの出力チャネル12とを備えることになる。   QPSK signal light and LO light are input to the optical hybrid circuit 10 using two input channels asymmetric with respect to the central axis CL in the width direction among the four input channels 11. For example, the other two input channels that are not used may not be formed. In this case, the optical hybrid circuit 10 includes two input channels 11 and four output channels 12.

このように、光ハイブリッド回路10は、光伝搬方向の中心軸に非対称な2つの入力チャネルを用いて、QPSK信号光及びLO光が入力される。入力チャネル11から入力したQPSK信号光及びLO光は、多モード干渉カプラ13内で、一般モード干渉に基づく多モード干渉により自己結像して、4つの異なる信号光が出力チャネル12それぞれから出力される。   As described above, the optical hybrid circuit 10 receives the QPSK signal light and the LO light using two input channels that are asymmetric with respect to the central axis in the optical propagation direction. The QPSK signal light and LO light input from the input channel 11 are self-imaged by multimode interference based on general mode interference in the multimode interference coupler 13, and four different signal lights are output from the output channels 12, respectively. The

光ハイブリッド回路10は、入力チャネルの内の何れか1つから入力された光を、各出力チャネルから等分岐して出力する光学性能を有することが好ましい。また、光ハイブリッド回路10は、出力チャネルから出力される各信号光の位相と、入力されたQPSK信号光が有する位相との間の位相のズレが少ない光学性能を有することが好ましい。   It is preferable that the optical hybrid circuit 10 has an optical performance of outputting light input from any one of the input channels by equally branching from each output channel. In addition, the optical hybrid circuit 10 preferably has an optical performance with a small phase shift between the phase of each signal light output from the output channel and the phase of the input QPSK signal light.

光ハイブリッド回路10では、第2部分の光伝搬方向の長さLSTを調節することで、多モード干渉カプラ13の光伝搬方向の長さ(以下、単に素子長ともいう)を短縮すると共に、優れた光学性能を提供する。 The optical hybrid circuit 10, by adjusting the length L ST of the light propagation direction of the second portion, the length of the light propagation direction of the multimode interference coupler 13 (hereinafter, simply referred to as element length) as well as shorten the, Provides excellent optical performance.

具体的には、多モード干渉カプラ13の第2部分13bの光伝搬方向の長さLSTは、以下のように定められることが好ましい。4つの入力チャネル11の何れかのチャネルにQPSK信号光が入力されて、4つの出力チャネル12から出力される各信号光間の光強度の差が、入力したQPSK信号光の光強度を基準として、3dB以内になるように長さLSTが定められる。より好ましくは、4つの出力チャネル12から出力される各信号光間の光強度の差が、入力したQPSK信号光の光強度を基準として、2dB以内になるように長さLSTが定められる。更に好ましくは、4つの出力チャネル12から出力される各信号光間の光強度の差が、入力したQPSK信号光の光強度を基準として、1dB以内になるように長さLSTが定められる。 Specifically, the length L ST of the second portion 13b of the multimode interference coupler 13 in the light propagation direction is preferably determined as follows. The QPSK signal light is input to any one of the four input channels 11, and the difference in light intensity between the signal lights output from the four output channels 12 is based on the light intensity of the input QPSK signal light. The length LST is determined to be within 3 dB. More preferably, the length L ST is determined such that the difference in light intensity between the signal lights output from the four output channels 12 is within 2 dB with reference to the light intensity of the input QPSK signal light. More preferably, the length L ST is determined such that the difference in light intensity between the signal lights output from the four output channels 12 is within 1 dB with reference to the light intensity of the input QPSK signal light.

また、多モード干渉カプラ13の第2部分13bの光伝搬方向の長さLSTは、以下のように定められることも好ましい。4つの出力チャネルから出力される信号光の位相のズレは、±10度以内になるように長さLSTが定められる。具体的には、出力される信号光が同相成分であれば、その信号光の位相が、0又は180度に対して±10度以内になるように長さLSTが定められることが好ましい。また、出力される信号光が直交成分であれば、その信号光の位相が、90又は270度に対して±10度以内になるように長さLSTが定められることが好ましい。より好ましくは、4つの出力チャネルから出力される信号光の位相のズレが、±5度以内になるように長さLSTが定められる。具体的には、出力される信号光が同相成分であれば、その信号光の位相が、0又は180度に対して±5度以内になるように長さLSTが定められることが好ましい。また、出力される信号光が直交成分であれば、その信号光の位相が、90又は270度に対して±5度以内になるように長さLSTが定められることが好ましい。 It is also preferable that the length L ST of the second portion 13b of the multimode interference coupler 13 in the light propagation direction is determined as follows. The length LST is determined so that the phase shift of the signal light output from the four output channels is within ± 10 degrees. Specifically, if the output signal light is an in-phase component, the length L ST is preferably determined so that the phase of the signal light is within ± 10 degrees with respect to 0 or 180 degrees. If the output signal light is a quadrature component, it is preferable that the length L ST is determined so that the phase of the signal light is within ± 10 degrees with respect to 90 or 270 degrees. More preferably, the length L ST is determined so that the phase shift of the signal light output from the four output channels is within ± 5 degrees. Specifically, if the output signal light is an in-phase component, the length L ST is preferably determined so that the phase of the signal light is within ± 5 degrees with respect to 0 or 180 degrees. If the output signal light is a quadrature component, the length L ST is preferably determined so that the phase of the signal light is within ± 5 degrees with respect to 90 or 270 degrees.

次に、光ハイブリッド回路10の多モード干渉カプラ13の素子長ついて、以下に説明する。   Next, the element length of the multimode interference coupler 13 of the optical hybrid circuit 10 will be described below.

まず、図2に示す矩形の多モード干渉カプラの最適な素子長LMMIと、多モード干渉カプラの幅WMMIとの関係について説明する。次に、この矩形の多モード干渉カプラの素子長LMMIを用いて、光ハイブリッド回路10の多モード干渉カプラ13の素子長を表す。 First, the relationship between the optimum element length L MMI of the rectangular multimode interference coupler shown in FIG. 2 and the width W MMI of the multimode interference coupler will be described. Next, the element length of the multimode interference coupler 13 of the optical hybrid circuit 10 is expressed using the element length L MMI of the rectangular multimode interference coupler.

図2に示す矩形の多モード干渉カプラの最適な素子長LMMIは、多モード干渉カプラの幅WMMI、導波路の屈折率、励振モード数及び干渉メカニズム等に依存して決定される。この多モード干渉カプラの最適な素子長LMMIと多モード干渉カプラの幅WMMIとの関係は以下のように求められる。 The optimum element length L MMI of the rectangular multimode interference coupler shown in FIG. 2 is determined depending on the width W MMI of the multimode interference coupler, the refractive index of the waveguide, the number of excitation modes, the interference mechanism, and the like. The relationship between the optimum element length L MMI of this multimode interference coupler and the width W MMI of the multimode interference coupler is obtained as follows.

まず、図2に示す矩形の多モード干渉カプラでは、多モード干渉カプラ内を伝搬する任意のモードにおける伝搬定数βν(ν:伝搬モードの次数)が、式(1)のように簡略化して表される。 First, in the rectangular multimode interference coupler shown in FIG. 2, the propagation constant β ν (ν: the order of the propagation mode) in an arbitrary mode propagating in the multimode interference coupler is simplified as shown in the equation (1). expressed.

Figure 0005454256
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ここで、kは信号光の真空中の波数、Neqは多モード干渉カプラ内の導波路の屈折率、λは信号光の波長である。この場合、多モード干渉カプラ内で励振される基本モードと任意の高次モードとの伝搬定数の差は式(2)のように表される。 Here, k 0 is the wave number of signal light in vacuum, N eq is the refractive index of the waveguide in the multimode interference coupler, and λ is the wavelength of the signal light. In this case, the difference in the propagation constant between the fundamental mode excited in the multimode interference coupler and an arbitrary higher-order mode is expressed as shown in Equation (2).

Figure 0005454256
Figure 0005454256

ここで、Lπは多モード干渉カプラのビート長である。図2に示す矩形の多モード干渉カプラの場合、このLπは、式(2)を用いて、式(3)のように近似される。 Here, is the beat length of the multimode interference coupler. In the case of the rectangular multimode interference coupler shown in FIG. 2, this L π is approximated as shown in equation (3) using equation (2).

Figure 0005454256
Figure 0005454256

このようにして、図2に示す矩形の多モード干渉カプラの最適な素子長LMMIと、多モード干渉カプラの幅WMMIとの関係が、式(3a)のように求められる。

Figure 0005454256
In this way, the relationship between the optimum element length L MMI of the rectangular multimode interference coupler shown in FIG. 2 and the width W MMI of the multimode interference coupler is obtained as shown in Equation (3a).
Figure 0005454256

次に、矩形の多モード干渉カプラの素子長LMMIを用いて、図5に示す光ハイブリッド回路10の多モード干渉カプラ13の素子長と第2部分13bの長さLSTとの関係を求める。 Next, using the device length L MMI of the rectangular multi-mode interference coupler, determining the relationship between the length L ST of the multi-element length mode interference coupler 13 and the second portion 13b of the optical hybrid circuit 10 shown in FIG. 5 .

まず、図5に示す多モード干渉カプラ13では、その幅がz軸方向に一定ではないので、基本モードと任意の高次モード間の伝搬定数の差がz軸方向において変化する。そこで、基本モードと任意の高次モード間の伝搬定数の差を、z軸方向に0からLM3までの領域について積分し、多モード干渉カプラ13における位相の変化量Δρが式(4)のように表される。 First, since the width of the multimode interference coupler 13 shown in FIG. 5 is not constant in the z-axis direction, the difference in propagation constant between the fundamental mode and an arbitrary higher-order mode changes in the z-axis direction. Therefore, the difference in propagation constants between the fundamental mode and any higher-order mode, the 0 in the z-axis direction by integrating the area up to L M3, phase variation Δρ in the multi-mode interference coupler 13 is formula (4) It is expressed as follows.

Figure 0005454256
Figure 0005454256

ここで、W(z)は多モード干渉カプラ13の幅をzの関数で表したものである。 Here, W M (z) represents the width of the multimode interference coupler 13 as a function of z.

関数W(z)は、z軸の3つ領域それぞれでは、式(5a)、式(5b)、式(5c)のように表される。 The function W M (z) is expressed as in Expression (5a), Expression (5b), and Expression (5c) in each of the three regions of the z axis.

Figure 0005454256
Figure 0005454256

また、多モード干渉カプラ13の第2部分のz軸方向の長さLSTを、長さLM3を用いて式(6)のように表す。 Further, the length L ST of the second portion of the multimode interference coupler 13 in the z-axis direction is expressed as in Expression (6) using the length L M3 .

Figure 0005454256
Figure 0005454256

ここで、パラメータfは0以上の実数である。   Here, the parameter f is a real number of 0 or more.

式(5a)、式(5b)、式(5c)を、式(4)に代入して積分を行った後、式(6)の関係を考慮すると、式(7)が得られる。   Substituting Equation (5a), Equation (5b), and Equation (5c) into Equation (4) for integration, and then considering the relationship of Equation (6), Equation (7) is obtained.

Figure 0005454256
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ここで、式(8)で表されるχは多モード干渉カプラ13の形状に依存する定数であり、多モード干渉カプラ13の幅を表すW、W及びパラメータfによって定められる。 Here, χ T expressed by Expression (8) is a constant depending on the shape of the multimode interference coupler 13, and is determined by W S and W M representing the width of the multimode interference coupler 13 and the parameter f.

そして、式(3)及び式(7)から、図5に示す光ハイブリッド回路10の多モード干渉カプラ13のビート長LTπおよびχとの関係が、式(9)のように求められる。 From the equations (3) and (7), the relationship between the beat lengths L and χ T of the multimode interference coupler 13 of the optical hybrid circuit 10 shown in FIG. 5 is obtained as in the equation (9).

Figure 0005454256
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このようにして、この矩形の多モード干渉カプラのビート長Lπを用いて、光ハイブリッド回路10の多モード干渉カプラ13の最適なビート長LTπを表すことができる。 In this way, by using a beat length L [pi of the rectangular multi-mode interference coupler may represent an optimal beat length L Tipai of the multimode interference coupler 13 of the optical hybrid circuit 10.

式(9)に示すように、矩形の多モード干渉カプラのビート長Lπが一定の場合、多モード干渉カプラ13のビート長LTπとχとは反比例の関係になる。従って、図5に示す多モード干渉カプラ13の素子長LM3は、χが増加するのと共に、短縮することが分かる。即ち、光ハイブリッド回路10では、多モード干渉カプラ13の第1部分13a及び第3部分の幅Wを、図2に示す矩形の多モード干渉カプラの幅WMMIと同じにした場合には、多モード干渉カプラ13の素子長LM3は、図2に示す多モード干渉カプラの素子長LMMIよりも、1/χの割合に短縮される。 As shown in Expression (9), when the beat length L π of the rectangular multimode interference coupler is constant, the beat length L of the multimode interference coupler 13 and χ T have an inversely proportional relationship. Accordingly, it can be seen that the element length L M3 of the multimode interference coupler 13 shown in FIG. 5 decreases as χ T increases. That is, when the optical hybrid circuit 10, the width W S of the first portion 13a and the third portion of the multimode interference coupler 13, and the same as the width W MMI of the rectangular multi-mode interference coupler shown in FIG. 2, The element length L M3 of the multimode interference coupler 13 is shortened to a ratio of 1 / χ T than the element length L MMI of the multimode interference coupler shown in FIG.

このχは、多モード干渉カプラ13の幅を表すW、Wと共に、パラメータfを定めることによって決定される。同様に、第2部分13bの長さLSTも、式(6)に示すように、パラメータfによって決定される。従って、W、Wが一定であれば、χを決定することによって、パラメータfが決定するので、同様に、第2部分13bの長さLSTも決定されるここで、式(6)における素子長LM3としては、ビート長LTπが用いられる。 This χ T is determined by determining the parameter f together with W S and W M representing the width of the multimode interference coupler 13. Similarly, the length L ST of the second portion 13b is also determined by the parameter f as shown in Expression (6). Accordingly, if W S and W M are constant, the parameter f is determined by determining χ T, and therefore the length L ST of the second portion 13b is also determined . Here, the beat length L is used as the element length L M3 in Equation (6).

図6は、図5に示す光ハイブリッド回路10の多モード干渉カプラ13内を伝搬する波面を概略的に説明する図である。   FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a wavefront propagating in the multimode interference coupler 13 of the optical hybrid circuit 10 shown in FIG.

図6に示すように、光ハイブリッド回路10では、入力チャネル11から多モード干渉カプラ13内に入射した信号光の波面は、同心円状に湾曲して多モード干渉カプラ13内を伝搬する。そして、多モード干渉カプラ13内を伝搬する波面は、多モード干渉カプラ13の中央部分において、伝搬する信号光の波数ベクトルの不連続性に起因して位相のズレが生じる。光ハイブリッド回路10の良好な光学特性を得るためには、この位相のズレが小さいことが好ましい。   As shown in FIG. 6, in the optical hybrid circuit 10, the wavefront of the signal light incident from the input channel 11 into the multimode interference coupler 13 is bent concentrically and propagates through the multimode interference coupler 13. The wavefront propagating in the multimode interference coupler 13 is shifted in phase due to the discontinuity of the wave number vector of the propagated signal light in the central portion of the multimode interference coupler 13. In order to obtain good optical characteristics of the optical hybrid circuit 10, it is preferable that this phase shift is small.

光ハイブリッド回路10では、多モード干渉カプラ13の第2部分13bの長さLSTを調整することによって、この位相のズレが補償される。 In the optical hybrid circuit 10, this phase shift is compensated by adjusting the length L ST of the second portion 13 b of the multimode interference coupler 13.

次に、光ハイブリッド回路10の光学特性の計算例を、図面を参照して、以下に説明する。   Next, a calculation example of the optical characteristics of the optical hybrid circuit 10 will be described below with reference to the drawings.

図7(A)〜図7(E)は、光ハイブリッド回路10の多モード干渉カプラ13の第2部分13bの長さLSTを変えた場合の各出力チャネルの透過率Trと波長λとの関係を示す図である。図7(A)〜図7(E)では、4つの入力チャネル11の内の1つから信号光を入力し、4つの出力チャネルそれぞれから出力される信号光の透過率Trが、入力される信号光の波長λに対して計算された結果が、実線で示されている。また、図7(A)〜図7(E)では、別の1つの入力チャネルから信号光を入力し、4つの出力チャネルそれぞれから出力される信号光の透過率Trが、入力される信号光の波長λに対して計算された結果が、鎖線で示されている。即ち、図7(A)〜図7(E)では、4本の実線と4本の鎖線により、透過率Trが示されている。この透過率Trは、4つの出力チャネル12から出力される各信号光の光強度が、入力したQPSK信号光の光強度を基準としたdBを単位として示されている。 FIGS. 7A to 7E show the relationship between the transmittance Tr and the wavelength λ of each output channel when the length L ST of the second portion 13b of the multimode interference coupler 13 of the optical hybrid circuit 10 is changed. It is a figure which shows a relationship. 7A to 7E, signal light is input from one of the four input channels 11, and the transmittance Tr of the signal light output from each of the four output channels is input. The result calculated for the wavelength λ of the signal light is shown by a solid line. 7A to 7E, signal light is input from another input channel, and the signal light transmittance Tr output from each of the four output channels is input signal light. The results calculated for the wavelength λ are shown in dashed lines. That is, in FIGS. 7A to 7E, the transmittance Tr is indicated by four solid lines and four chain lines. In this transmittance Tr, the light intensity of each signal light output from the four output channels 12 is shown in units of dB with reference to the light intensity of the input QPSK signal light.

また、図8(A)〜図8(E)は、光ハイブリッド回路10の多モード干渉カプラの第2部分13bの長さLSTを変えた場合の各出力チャネルの位相のズレと波長λとの関係を示す図である。図8(A)〜図8(E)では、2つの入力チャネル11にQPSK信号光及びLO光が入力され、4つの出力チャネルから出力される各信号光の強度から算出された位相のズレΔψが、入力される信号光の波長λに対して計算された結果が示されている。具体的には、出力される信号光が同相成分であれば、その信号光の位相と、0又は180度との間の差が、位相のズレΔψを意味する。また、出力される信号光が直交成分であれば、その信号光の位相と、90又は270度との間の差が、位相のズレをΔψ意味する。図8(A)〜図8(E)では、動作帯域が、位相のズレが±5度の所に鎖線で示されている。 Further, FIG. 8 (A) ~ FIG 8 (E) includes a shift the wavelength of the phase of each output channel when changing the length L ST of the second portion 13b of the multimode interference coupler of the optical hybrid circuit 10 lambda It is a figure which shows the relationship. 8A to 8E, the QPSK signal light and the LO light are input to the two input channels 11, and the phase shift Δψ calculated from the intensity of each signal light output from the four output channels. Shows the result calculated for the wavelength λ of the input signal light. Specifically, if the output signal light is an in-phase component, the difference between the phase of the signal light and 0 or 180 degrees means a phase shift Δψ. If the output signal light is a quadrature component, the difference between the phase of the signal light and 90 or 270 degrees means a phase shift Δψ. In FIGS. 8A to 8E, the operating band is indicated by a chain line where the phase deviation is ± 5 degrees.

図7(A)〜図7(E)及び図8(A)〜図8(E)に示す結果は、ビーム伝搬法(Beam Propagation Method:BPM)を用いて計算された。BPMの計算では、多モード干渉カプラの導波路領域の等価屈折率として3.24を用い、導波路以外の領域の屈折率として1.0を用いた。また、光ハイブリッド回路10を形成する各要素の寸法は、入力チャネル11及び出力チャネル12の幅が2.0μm、入出力チャネル間の間隔が2.3μm、幅Wが17.2μm、幅Wが13.2μmであった。 The results shown in FIGS. 7A to 7E and FIGS. 8A to 8E were calculated using a beam propagation method (BPM). In the calculation of BPM, 3.24 was used as the equivalent refractive index of the waveguide region of the multimode interference coupler, and 1.0 was used as the refractive index of the region other than the waveguide. Further, the dimensions of each element forming the optical hybrid circuit 10 has a width of 2.0μm input channels 11 and output channels 12, input and output spacing between channels 2.3 .mu.m, the width W S 17.2Myuemu, width W M was 13.2 μm.

BPMの計算では、まず、短縮率として1/χを決定し、続いてビート長LTπを決定する。次に、第2部分13bの長さLST及び幅Wを変化させて、各LSTに対して、最も良好な透過率を示すように素子長LM3が最適化された。結局、任意の実数であるf値を定め、f値に対する適正な素子長LM3を求め、それぞれのデバイスに対して、透過率および位相ズレ特性の面でが一番良いものを選べばよい。 In the calculation of BPM, first, 1 / χ T is determined as the shortening rate, and then the beat length L is determined. Next, by changing the length L ST and the width W M of the second portion 13b, the element length L M3 was optimized to show the best transmittance for each L ST . Eventually, an f value that is an arbitrary real number is determined, an appropriate element length L M3 for the f value is obtained, and the best device in terms of transmittance and phase shift characteristics may be selected for each device.

具体的には、図7(A)及び図8(A)の素子長LM3は477.5μmであり、長さLSTは0μmである。図7(B)及び図8(B)の素子長LM3は462.8μmであり、長さLSTは50μmである。図7(C)及び図8(C)の素子長LM3πは449.0μmであり、長さLSTは100μmである。図7(D)及び図8(D)の素子長LM3は446.3μmであり、長さLSTは110μmである。図7(E)及び図8(E)の素子長LM3は436.0μmであり、長さLSTは150μmである。 Specifically, the element length L M3 in FIGS. 7A and 8A is 477.5 μm, and the length L ST is 0 μm. The element length L M3 in FIGS. 7B and 8B is 462.8 μm, and the length L ST is 50 μm. The element length L M3π in FIGS. 7C and 8C is 449.0 μm, and the length L ST is 100 μm. The element length L M3 in FIGS. 7D and 8D is 446.3 μm, and the length L ST is 110 μm. The element length L M3 in FIGS. 7E and 8E is 436.0 μm, and the length L ST is 150 μm.

図7(A)〜図7(E)及び図8(A)〜図8(E)では、第2部分13bの長さLSTが、特に100μmから110μmの範囲において、良好な透過率及び少ない位相のズレが得られている。即ち、広い波長の範囲に亘って、入力された信号光が4つの出力チャネルそれぞれに等分岐し且つ少ない位相のズレの信号光が出力されている。即ち、第2部分13bの長さLSTが100μmから110μmの範囲にあれば、光ハイブリッド回路10は、Cバンド領域において良好な光学性能を有することが分かる。 In FIG. 7 (A) ~ FIG 7 (E) and FIG. 8 (A) ~ FIG 8 (E), the length L ST of the second portion 13b is, in particular in the range of 110μm from 100 [mu] m, excellent transmittance and less A phase shift is obtained. That is, the input signal light is equally branched to each of the four output channels over a wide wavelength range, and signal light having a small phase shift is output. That is, it can be seen that if the length L ST of the second portion 13b is in the range of 100 μm to 110 μm, the optical hybrid circuit 10 has good optical performance in the C band region.

ここで、図7(A)及び図8(A)は、第2部分13bの長さLSTが0μmであり、即ち、図3に示す光ハイブリッド回路の場合の透過率及び位相のズレを示している。図7(A)及び図8(A)に示すように、図3に示す光ハイブリッド回路は、素子長を短縮した場合には、光学特性が大きく低下することが分かる。 Here, FIGS. 7A and 8A show the deviation of the transmittance and phase in the case of the optical hybrid circuit shown in FIG. 3 in which the length L ST of the second portion 13b is 0 μm. ing. As shown in FIGS. 7A and 8A, it can be seen that the optical characteristics of the optical hybrid circuit shown in FIG. 3 are greatly reduced when the element length is shortened.

図9は、図3に示す光ハイブリッド回路内を伝搬する波面を説明する図である。   FIG. 9 is a diagram for explaining a wavefront propagating in the optical hybrid circuit shown in FIG.

図9に概略的に示すように、図3に示す光ハイブリッド回路113では、入力チャネルから多モード干渉カプラ内に入射した信号光の波面が、同心円状に湾曲して多モード干渉カプラ内を伝搬する。そして、多モード干渉カプラ内を伝搬する波面は、多モード干渉カプラの両側部における不連続点の部分において、位相のズレが生じる。そのため、図3に示す光ハイブリッド回路113では、図7(A)及び図8(A)に示すような光学特性を示すことになる。   As schematically shown in FIG. 9, in the optical hybrid circuit 113 shown in FIG. 3, the wavefront of the signal light incident from the input channel into the multimode interference coupler is curved concentrically and propagates in the multimode interference coupler. To do. Then, the wavefront propagating in the multimode interference coupler causes a phase shift at the discontinuous points on both sides of the multimode interference coupler. Therefore, the optical hybrid circuit 113 shown in FIG. 3 exhibits optical characteristics as shown in FIGS. 7A and 8A.

一方、光ハイブリッド回路10は、図6を参照して説明したように、多モード干渉カプラ13の第2部分13bを設けることによって、第1部分13aと第3部分13cとの間に生じる位相のズレを補償する。そして、第2部分13bの長さLSTを大きくすることによって、補償される位相の量が増加する。図7(A)及び図7(B)並びに図8(A)及び図8(B)の例では、第2部分13bの長さLSTが小さいので、補償される位相の量が足りない状態であると考えられる。そして、図7(C)及び図7(D)並びに図8(C)及び図8(D)の例では、第2部分13bの長さLSTが補償する位相の量が、位相のズレに対応した状態にあると考えられる。一方、図7(E)及び図8(E)の例では、第2部分13bの長さLSTが大き過ぎるため、過剰に位相のズレが補償された状態にあると考えられる。 On the other hand, as described with reference to FIG. 6, the optical hybrid circuit 10 provides the second portion 13 b of the multimode interference coupler 13, thereby causing a phase generated between the first portion 13 a and the third portion 13 c. Compensate for deviations. Then, by increasing the length L ST of the second portion 13b, the amount of compensation is the phase increases. In the examples of FIGS. 7A and 7B and FIGS. 8A and 8B, the length L ST of the second portion 13b is small, so that the amount of phase to be compensated is insufficient. It is thought that. In the examples of FIGS. 7C and 7D, and FIGS. 8C and 8D, the amount of phase compensated by the length L ST of the second portion 13b may cause the phase shift. It is considered to be in a corresponding state. On the other hand, in the example shown in FIG. 7 (E) and FIG. 8 (E), since the length L ST of the second portion 13b is too large, it considered excessively in a state in which the phase shift is compensated.

図10(A)は、図4に示す従来の光ハイブリッド回路の各出力チャネルの透過率と波長との関係を示す図であり、図10(B)は、各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図である。図10(A)及び図10(B)では、光ハイブリッド回路を形成する各要素の寸法は、入力チャネル11及び出力チャネル12の幅が2.0μm、入出力チャネル間の間隔が2.3μm、幅WMMIが17.2μm、幅WMPが13.2μmであった。素子長の短縮率は、70%であった。 10A is a diagram showing the relationship between the transmittance and wavelength of each output channel of the conventional optical hybrid circuit shown in FIG. 4, and FIG. 10B is the phase shift and wavelength of each output channel. It is a figure which shows the relationship. 10A and 10B, the dimensions of each element forming the optical hybrid circuit are as follows: the width of the input channel 11 and the output channel 12 is 2.0 μm, and the distance between the input and output channels is 2.3 μm. The width W MMI was 17.2 μm and the width W MP was 13.2 μm. The reduction rate of the element length was 70%.

図10(A)に示すように、図4に示す光ハイブリッド回路は、広い波長の範囲に亘って、良好な透過率を有するものの、図10(B)に示すように、位相のズレが±5度以内に収まる範囲が大幅に狭くなることが分かる。   As shown in FIG. 10 (A), the optical hybrid circuit shown in FIG. 4 has good transmittance over a wide wavelength range, but as shown in FIG. 10 (B), the phase shift is ± It can be seen that the range within 5 degrees is significantly narrowed.

図11は、図4に示す光ハイブリッド回路内を伝搬する波面を説明する図である。   FIG. 11 is a diagram for explaining the wavefront propagating in the optical hybrid circuit shown in FIG.

図11に概略的に示すように、図4に示す光ハイブリッド回路114では、入力チャネルから多モード干渉カプラ内に入射した信号光の波面は、同心円状に湾曲して多モード干渉カプラ内を伝搬する。そして、多モード干渉カプラ内を伝搬する波面は、位相のズレを生じることなく、出力チャネルから出射する。しかし、図4に示す光ハイブリッド回路114では、図10(B)に示すように、位相のズレに関して光学特性が良くないので、例えば、Cバンド領域において良好な光学性能を得ることができない。   As schematically shown in FIG. 11, in the optical hybrid circuit 114 shown in FIG. 4, the wavefront of the signal light incident from the input channel into the multimode interference coupler is curved concentrically and propagates through the multimode interference coupler. To do. The wavefront propagating in the multimode interference coupler exits from the output channel without causing a phase shift. However, in the optical hybrid circuit 114 shown in FIG. 4, as shown in FIG. 10B, since the optical characteristics are not good with respect to the phase shift, for example, good optical performance cannot be obtained in the C band region.

図12は、第1実施形態の光ハイブリッド回路の短縮率を、図3及び図4に示す光ハイブリッド回路と比較した図である。   FIG. 12 is a diagram comparing the shortening rate of the optical hybrid circuit of the first embodiment with that of the optical hybrid circuit shown in FIGS. 3 and 4.

図12では、図5に示す光ハイブリッド回路10について、幅Wと幅Wとの差と、素子長の短縮率Reとの関係がカーブC1で示されている。カーブC1は、図7(C)及び図8(C)と同じ条件でBPMを用いて計算された。ここで、短縮率Reは1/χである。 In Figure 12, the optical hybrid circuit 10 shown in FIG. 5, the difference between the width W S and a width W M, the relationship between the shortening rate Re of the device length is indicated by the curve C1. The curve C1 was calculated using BPM under the same conditions as in FIGS. 7C and 8C. Here, the shortening rate Re is a 1 / χ T.

図12に示すように、カーブC1は、ほぼ直線的に減少する。カーブC1の変化は、式(8)に示すように、幅Wと幅Wとの差が増加するのと共に1/χが減少することから理解できる。 As shown in FIG. 12, the curve C1 decreases almost linearly. Change of the curve C1, as shown in equation (8), can be understood from the difference between the width W S and the width W M is 1 / chi T decreases with the increase.

また、図12では、図3及び図4に示す光ハイブリッド回路についても、幅Wと幅Wとの差と、素子長の短縮率Reとの関係がカーブC2及びC3で示されている。図3及び図4に示す光ハイブリッド回路についても、短縮率は、式(9)を用いたのと同様にして導かれる。 Further, in FIG. 12, for the optical hybrid circuit shown in FIGS. 3 and 4, the difference between the width W S and a width W M, the relationship between the shortening rate Re of the device length is indicated by the curve C2 and C3 . Also for the optical hybrid circuits shown in FIGS. 3 and 4, the shortening rate is derived in the same manner as using Equation (9).

図12のカーブC1とカーブC2との比較から、図5に示す光ハイブリッド回路10は、図3に示す光ハイブリッド回路よりも、同じ横軸の値に対して、優れた短縮率を有することが分かる。   From the comparison between the curve C1 and the curve C2 in FIG. 12, the optical hybrid circuit 10 shown in FIG. 5 has an excellent shortening rate with respect to the same horizontal axis value as the optical hybrid circuit shown in FIG. I understand.

更に、図5に示す光ハイブリッド回路10の素子長の短縮率と長さLSTとの関係を、図3に示す光ハイブリッド回路を基準として比較した結果を図13に示す。 Furthermore, the relationship between the element length of the fractional shortening the length L ST of the optical hybrid circuit 10 shown in FIG. 5, FIG. 13 shows results of a comparison on the basis of the optical hybrid circuit shown in FIG.

図13は、第1実施形態の光ハイブリッド回路の素子長の短縮率Reと第2部分の長さLSTとの関係を示す図である。 Figure 13 is a diagram showing the relationship between the length L ST of the device length shortening rate Re and second portions of the optical hybrid circuit of the first exemplary embodiment.

図13において、長さLSTがゼロの場合は、図3に示す光ハイブリッド回路に対応する。図13に示すように、長さLSTを増加すると共に、素子長の短縮率Reが直線的に減少する。即ち、図5に示す光ハイブリッド回路10の素子長は、長さLSTを増加する程、図3に示す光ハイブリッド回路の素子長よりも更に低減することができる。 In FIG. 13, when the length LST is zero, it corresponds to the optical hybrid circuit shown in FIG. As shown in FIG. 13, the length LST is increased, and the element length shortening rate Re is linearly decreased. That is, the element length of the optical hybrid circuit 10 shown in FIG. 5 can be further reduced from the element length of the optical hybrid circuit shown in FIG. 3 as the length L ST is increased.

また、図12に示すように、図4に示す光ハイブリッド回路は、図5に示す光ハイブリッド回路10と同等の素子長の短縮率を有する。しかし、図4に示す光ハイブリッド回路は、図10(B)に示すように、素子長を短縮した場合には、位相のズレに関して光学特性が良くない。   Also, as shown in FIG. 12, the optical hybrid circuit shown in FIG. 4 has an element length reduction rate equivalent to that of the optical hybrid circuit 10 shown in FIG. However, as shown in FIG. 10B, the optical hybrid circuit shown in FIG. 4 has poor optical characteristics with respect to phase shift when the element length is shortened.

また、図12に示すように、図5に示す光ハイブリッド回路10は、第2部分13bの長さLSTを100〜110μmにした場合には、W−W=4μmの時に短縮率Reが約0.70となり、矩形の多モード干渉カプラに比べて素子長が約30%低減される。そして、図12に示すように、幅Wと幅Wとの差を更に増加させることによって、短縮率を更に低減することが可能である。 Further, as shown in FIG. 12, the optical hybrid circuit 10 shown in FIG. 5, when the length L ST of the second portion 13b in 100~110μm is W S -W M = fractional shortening when 4 [mu] m Re Is about 0.70, and the element length is reduced by about 30% compared to the rectangular multimode interference coupler. Then, as shown in FIG. 12, by increasing further the difference between the width W S and a width W M, it is possible to further reduce the shortening rate.

しかし、多モード干渉カプラの素子長の短縮率Reと光ハイブリッド回路10の動作帯域幅等の光学特性とは、一般にトレードオフの関係にある。そこで、光ハイブリッド回路10の短縮率を更に低減した場合の例を、図面を参照して、以下に説明する。   However, the element length reduction ratio Re of the multimode interference coupler and the optical characteristics such as the operation bandwidth of the optical hybrid circuit 10 are generally in a trade-off relationship. An example in which the shortening rate of the optical hybrid circuit 10 is further reduced will be described below with reference to the drawings.

図14は、光ハイブリッド回路10の短縮率Reを0.58にした場合の各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図である。図14に示す光学特性は、LST=80μm、W−W=6μmの場合について計算された。 FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the phase shift of each output channel and the wavelength when the shortening rate Re of the optical hybrid circuit 10 is 0.58. The optical characteristics shown in FIG. 14 were calculated for the case of LST = 80 μm and W S −W M = 6 μm.

図14に示すように、光ハイブリッド回路10の動作帯域幅は、図8(C)及び図8(D)に示す動作帯域幅よりも減少している。   As shown in FIG. 14, the operating bandwidth of the optical hybrid circuit 10 is smaller than the operating bandwidth shown in FIGS. 8C and 8D.

図15は、図4に示す光ハイブリッド回路の短縮率を0.58にした場合の各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図である。   FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the phase shift of each output channel and the wavelength when the shortening rate of the optical hybrid circuit shown in FIG. 4 is 0.58.

図15に示すように、図4に示す光ハイブリッド回路は、短縮率を0.58にした場合の位相のズレが、図5に示す光ハイブリッド回路10よりも更に大きくなっている。従って、本実施形態の光ハイブリッド回路10は、短縮率を0.70から更に低減した場合には、動作帯域幅が減少するものの、図4に示す光ハイブリッド回路よりも広い動作帯域幅を有していることが分かる。   As shown in FIG. 15, the optical hybrid circuit shown in FIG. 4 has a larger phase shift than the optical hybrid circuit 10 shown in FIG. 5 when the shortening rate is 0.58. Therefore, the optical hybrid circuit 10 of this embodiment has a wider operating bandwidth than the optical hybrid circuit shown in FIG. 4 although the operating bandwidth decreases when the shortening rate is further reduced from 0.70. I understand that

図16は、図5のX−X線拡大断面図である。   16 is an enlarged sectional view taken along line XX in FIG.

光ハイブリッド回路10は、基板40上に下クラッド層41が積層され、この下クラッド層41上にコア層42が積層され、このコア層42上に上クラッド層43が形成されている。下クラッド層41及びコア層42及び上クラッド層43によって、メサ部44が形成される。なお、光ハイブリッド回路10では、下クラッド層41と基板40とが一体に形成される。   In the optical hybrid circuit 10, a lower clad layer 41 is laminated on a substrate 40, a core layer 42 is laminated on the lower clad layer 41, and an upper clad layer 43 is formed on the core layer 42. A mesa portion 44 is formed by the lower cladding layer 41, the core layer 42, and the upper cladding layer 43. In the optical hybrid circuit 10, the lower cladding layer 41 and the substrate 40 are integrally formed.

図16に示す断面図は、多モード干渉カプラ13の第2部分13bの断面図であるが、第1部分13a、第3部分13c、入力チャネル11及び出力チャネル12も同様の断面構造を有する。即ち、下クラッド層41及びコア層42及び上クラッド層43の厚さは、光ハイブリッド回路10の全体に亘って一定である。   The sectional view shown in FIG. 16 is a sectional view of the second portion 13b of the multimode interference coupler 13, but the first portion 13a, the third portion 13c, the input channel 11 and the output channel 12 also have the same sectional structure. That is, the thicknesses of the lower cladding layer 41, the core layer 42, and the upper cladding layer 43 are constant throughout the optical hybrid circuit 10.

図5に示す光ハイブリッド回路10は、例えば、以下のように形成される。   The optical hybrid circuit 10 shown in FIG. 5 is formed as follows, for example.

まず、基板40上に、例えば有機金属気相成長法(以下、MOVPE法ともいう)によってコア層41が積層される。基板40としては、n型InP基板又はアンドープのInP基板を用いることができる。コア層42の形成材料としては、アンドープのGaInAsP(発光波長1.30μm)を用いることができる。コア層42の厚さは、例えば0.3μmとすることができる。   First, the core layer 41 is laminated on the substrate 40 by, for example, metal organic vapor phase epitaxy (hereinafter also referred to as MOVPE). As the substrate 40, an n-type InP substrate or an undoped InP substrate can be used. As a material for forming the core layer 42, undoped GaInAsP (emission wavelength: 1.30 μm) can be used. The thickness of the core layer 42 can be 0.3 μm, for example.

次に、コア層42上に、上クラッド層43がエピタキシャルに積層される。上クラッド層43の形成材料としては、アンドープ又はp型InPを用いることができる。上クラッド層43の厚さは、例えば2.0μmとすることができる。   Next, the upper cladding layer 43 is epitaxially stacked on the core layer 42. As a material for forming the upper cladding layer 43, undoped or p-type InP can be used. The thickness of the upper cladding layer 43 can be set to 2.0 μm, for example.

次に、上クラッド層43上に、SiO2膜等によるマスク層が形成される。   Next, a mask layer made of an SiO 2 film or the like is formed on the upper cladding layer 43.

次に、光露光プロセスを用いて、マスク層における光ハイブリッド回路の形成領域がパターニングされる。   Next, the formation region of the optical hybrid circuit in the mask layer is patterned by using an optical exposure process.

次に、マスク層をマスクとして、上クラッド層43及びコア層42及び基板40がエッチングされて、メサ部44が形成される。基板40は、図16に示すように、基板40の表面から途中の深さまでエッチングされて、凸状の下クラッド層41が形成される。エッチング方法としては、例えば、ICP反応性イオンエッチング等のドライエッチングを用いることができる。また、メサ部44の高さとしては、例えば3.0μmとすることができる。   Next, using the mask layer as a mask, the upper cladding layer 43, the core layer 42, and the substrate 40 are etched to form a mesa portion 44. As shown in FIG. 16, the substrate 40 is etched from the surface of the substrate 40 to an intermediate depth to form a convex lower cladding layer 41. As an etching method, for example, dry etching such as ICP reactive ion etching can be used. In addition, the height of the mesa unit 44 can be set to, for example, 3.0 μm.

そして、上クラッド層43上のマスク層が除去されて、光ハイブリッド回路10が形成される。   Then, the mask layer on the upper cladding layer 43 is removed, and the optical hybrid circuit 10 is formed.

なお、上述した光ハイブリッド回路10の形成方法では、形成材料として、III−V族化合物半導体のInPを用いる例を示したが、形成材料は、これらの材料系に限らず、III−V族化合物半導体のGaAs、又はIV族半導体のSi等を用いて、光ハイブリッド回路を形成しても良い。   In the method for forming the optical hybrid circuit 10 described above, an example in which InP of a III-V group compound semiconductor is used as a forming material is shown. However, the forming material is not limited to these materials, and the III-V group compound The optical hybrid circuit may be formed using semiconductor GaAs, group IV semiconductor Si, or the like.

上述した本実施形態の光ハイブリッド回路10によれば、小さな寸法を有し、且つ光学性能に優れる。   According to the above-described optical hybrid circuit 10 of the present embodiment, the optical hybrid circuit 10 has small dimensions and excellent optical performance.

また、本実施形態の光ハイブリッド回路10は、モノリシック集積化に適している。上述したように、光ハイブリッド回路10の多モード干渉カプラ13の素子長は、良好な光学特性を維持しつつ、少なくとも約30%の短縮化が可能である。   Moreover, the optical hybrid circuit 10 of this embodiment is suitable for monolithic integration. As described above, the element length of the multimode interference coupler 13 of the optical hybrid circuit 10 can be shortened by at least about 30% while maintaining good optical characteristics.

また、光ハイブリッド回路10は、入力チャネル及び出力チャネル同士の間隔を短縮することなく、多モード干渉カプラの素子長を短縮することができる。従って、従来の加工精度を有する製造工程を用いて、光ハイブリッド回路10を形成することが可能である。   In addition, the optical hybrid circuit 10 can reduce the element length of the multimode interference coupler without reducing the interval between the input channel and the output channel. Therefore, it is possible to form the optical hybrid circuit 10 using a manufacturing process having a conventional processing accuracy.

次に、本明細書に開示する第2及び第3実施形態の光導波路としての光ハイブリッド回路を、図面を参照しながら以下に説明する。第2及び第3実施形態について特に説明しない点については、上述の第1実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、図17及び図20において、図5と同じ構成要素に同じ符号を付してある。   Next, optical hybrid circuits as optical waveguides according to the second and third embodiments disclosed in the present specification will be described below with reference to the drawings. Regarding points that are not particularly described in the second and third embodiments, the description in detail regarding the first embodiment is applied as appropriate. 17 and 20, the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals.

図17は、本明細書に開示する光ハイブリッド回路の第2実施形態を示す図である。   FIG. 17 is a diagram illustrating a second embodiment of the optical hybrid circuit disclosed in this specification.

本実施形態の光ハイブリッド回路100は、多モード干渉カプラ13の第1部分13aの幅を規定する一対の側部13eそれぞれの形状が、内側に凸の放物線である。同様に、光ハイブリッド回路10は、多モード干渉カプラ13の第3部分13cの幅を規定する一対の側部13fそれぞれの形状も、内側に凸の放物線である。   In the optical hybrid circuit 100 of the present embodiment, the shape of each of the pair of side portions 13e that defines the width of the first portion 13a of the multimode interference coupler 13 is a parabola that protrudes inward. Similarly, in the optical hybrid circuit 10, the shape of each of the pair of side portions 13f that define the width of the third portion 13c of the multimode interference coupler 13 is also a parabola convex inward.

光ハイブリッド回路100の他の部分は、上述した第1実施形態と同様である。   Other parts of the optical hybrid circuit 100 are the same as those in the first embodiment described above.

次に、本実施形態の光ハイブリッド回路100の光学特性を、図面を参照して、上述した第1実施形態と比較する。   Next, the optical characteristics of the optical hybrid circuit 100 of this embodiment will be compared with the first embodiment described above with reference to the drawings.

図18(A)は、第1実施形態の光ハイブリッド回路の各出力チャネルの透過率と波長との関係を示す図であり、図18(B)は、第2実施形態の光ハイブリッド回路100の各出力チャネルの透過率と波長との関係を示す図である。   FIG. 18A is a diagram showing the relationship between the transmittance and wavelength of each output channel of the optical hybrid circuit of the first embodiment, and FIG. 18B is a diagram of the optical hybrid circuit 100 of the second embodiment. It is a figure which shows the relationship between the transmittance | permeability of each output channel, and a wavelength.

図18(A)は、図7(C)と同じ条件で計算された。図18(B)は、第1部分13a及び第3部分13cの側部の形状が異なる他は、図18(A)と同じ条件で計算された。   FIG. 18A was calculated under the same conditions as FIG. FIG. 18B was calculated under the same conditions as FIG. 18A except that the shapes of the side portions of the first portion 13a and the third portion 13c were different.

本実施形態の光ハイブリッド回路100の透過率よりも、第1実施形態の透過率の方が優れている。即ち、第1実施形態の光ハイブリッド回路の方が、入力した信号光が、各出力チャネルに等分岐している。   The transmittance of the first embodiment is superior to the transmittance of the optical hybrid circuit 100 of the present embodiment. That is, in the optical hybrid circuit of the first embodiment, the input signal light is equally branched to each output channel.

図19(A)は、第1実施形態の光ハイブリッド回路の各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図であり、図19(B)は、第2実施形態の光ハイブリッド回路100の各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図である。   FIG. 19A is a diagram showing the relationship between the phase shift of each output channel and the wavelength of the optical hybrid circuit of the first embodiment, and FIG. 19B is the optical hybrid circuit 100 of the second embodiment. It is a figure which shows the relationship between the phase shift of each output channel, and a wavelength.

図19(A)は、図8(C)と同じ条件で計算された。図19(B)は、第1部分13a及び第3部分13cの側部の形状が異なる他は、図19(A)と同じ条件で計算された。   FIG. 19 (A) was calculated under the same conditions as FIG. 8 (C). FIG. 19B was calculated under the same conditions as FIG. 19A except that the shapes of the side portions of the first portion 13a and the third portion 13c were different.

本実施形態の光ハイブリッド回路100よりも、第1実施形態の方が各出力信号光の位相のズレが少ない。第1実施形態の光ハイブリッド回路の出力信号光の方が、入力した信号光が有する位相を精度良く維持している。   The first embodiment has a smaller phase shift of each output signal light than the optical hybrid circuit 100 of the present embodiment. The output signal light of the optical hybrid circuit of the first embodiment maintains the phase of the input signal light with higher accuracy.

図20は、本明細書に開示する光ハイブリッド回路の第3実施形態を示す図である。   FIG. 20 is a diagram illustrating a third embodiment of the optical hybrid circuit disclosed in this specification.

本実施形態の光ハイブリッド回路200は、多モード干渉カプラ13の第1部分13aの光伝搬方向の長さLM1が、第3部分13cの光伝搬方向の長さ(LM3−LM2)よりも短い。即ち、光ハイブリッド回路200は、第1部分13a及び第3部分13cが、光ハイブリッド回路200の光伝搬方向の中心軸(図示せず)に対して、非対称に形成される。 In the optical hybrid circuit 200 of the present embodiment, the length L M1 of the first portion 13a of the multimode interference coupler 13 in the light propagation direction is longer than the length of the third portion 13c in the light propagation direction (L M3 -L M2 ). Also short. That is, in the optical hybrid circuit 200, the first portion 13a and the third portion 13c are formed asymmetrically with respect to the central axis (not shown) of the optical hybrid circuit 200 in the light propagation direction.

各出力チャネル12は、各入力チャネル11が一方の端部14の幅方向において接続される間隔と同じ割合で、他方の端部15の幅方向に接続される。   Each output channel 12 is connected in the width direction of the other end 15 at the same rate as the interval in which each input channel 11 is connected in the width direction of one end 14.

光ハイブリッド回路100の他の部分は、上述した第1実施形態と同様である。   Other parts of the optical hybrid circuit 100 are the same as those in the first embodiment described above.

次に、本実施形態の光ハイブリッド回路200の光学特性を、図面を参照して、上述した第1実施形態と比較する。   Next, the optical characteristics of the optical hybrid circuit 200 of this embodiment will be compared with the first embodiment described above with reference to the drawings.

図21(A)は、第1実施形態の光ハイブリッド回路の各出力チャネルの透過率と波長との関係を示す図であり、図21(B)は、第3実施形態の光ハイブリッド回路200の各出力チャネルの透過率と波長との関係を示す図である。   FIG. 21A is a diagram showing the relationship between the transmittance and wavelength of each output channel of the optical hybrid circuit of the first embodiment, and FIG. 21B is a diagram of the optical hybrid circuit 200 of the third embodiment. It is a figure which shows the relationship between the transmittance | permeability of each output channel, and a wavelength.

図21(A)は、図7(C)と同じ条件で計算された。図21(B)は、第1部分13a及び第3部分13cの光伝搬方向の長さが異なる他は、図21(A)と同じ条件で計算された。   FIG. 21A was calculated under the same conditions as FIG. FIG. 21B was calculated under the same conditions as FIG. 21A except that the lengths of the first portion 13a and the third portion 13c in the light propagation direction are different.

本実施形態の光ハイブリッド回路200の透過率よりも、第1実施形態の透過率の方がやや優れている。即ち、第1実施形態の光ハイブリッド回路の方が、入力した信号光が、各出力チャネルに等分岐している。   The transmittance of the first embodiment is slightly better than the transmittance of the optical hybrid circuit 200 of the present embodiment. That is, in the optical hybrid circuit of the first embodiment, the input signal light is equally branched to each output channel.

図22(A)は、第1実施形態の光ハイブリッド回路の各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図であり、図22(B)は、第3実施形態の光ハイブリッド回路200の各出力チャネルの位相のズレと波長との関係を示す図である。   FIG. 22A is a diagram showing the relationship between the phase shift of each output channel and the wavelength of the optical hybrid circuit of the first embodiment, and FIG. 22B is the optical hybrid circuit 200 of the third embodiment. It is a figure which shows the relationship between the phase shift of each output channel, and a wavelength.

図22(A)は、図8(C)と同じ条件で計算された。図22(B)は、第1部分13a及び第3部分13cの光伝搬方向の長さが異なる他は、図22(A)と同じ条件で計算された。   FIG. 22 (A) was calculated under the same conditions as FIG. 8 (C). FIG. 22B was calculated under the same conditions as FIG. 22A except that the lengths of the first portion 13a and the third portion 13c in the light propagation direction are different.

本実施形態の光ハイブリッド回路200よりも、第1実施形態の方が各出力信号光の位相のズレが少ない。第1実施形態の光ハイブリッド回路の出力信号光の方が、入力した信号光が有する位相を精度良く維持している。   The first embodiment has a smaller phase shift of each output signal light than the optical hybrid circuit 200 of the present embodiment. The output signal light of the optical hybrid circuit of the first embodiment maintains the phase of the input signal light with higher accuracy.

次に、本明細書に開示する上述した光ハイブリッド回路を備えた光受信機について、図面を参照して、以下に説明する。図23は、本明細書に開示するコヒーレント光受信機の一実施形態を示す図である。   Next, an optical receiver including the above-described optical hybrid circuit disclosed in this specification will be described below with reference to the drawings. FIG. 23 is a diagram illustrating an embodiment of a coherent optical receiver disclosed in the present specification.

コヒーレント光受信機30は、上述した第1実施形態の光ハイブリッド回路10を備えている。   The coherent optical receiver 30 includes the optical hybrid circuit 10 of the first embodiment described above.

また、コヒーレント光受信機30は、LO光を発生して光ハイブリッド回路10へ出力する局部発振光発生部としてのLO光源31と、光ハイブリッド回路10の各出力光信号を電気信号に変える光電変換部32a、32bと、を備える。光電変換部32a、32bとして、具体的には、差動型フォトダイオード(Balanced PhotoDiode:BPD)を用いている。BPD32aの2つのフォトダイオードそれぞれには、同相成分の出力信号が入力され、BPD32bの2つのフォトダイオードそれぞれには、直交成分の出力信号が入力される。   The coherent optical receiver 30 also generates an LO light and outputs it to the optical hybrid circuit 10 as an LO light source 31 as a local oscillation light generator, and photoelectric conversion for converting each output optical signal of the optical hybrid circuit 10 into an electrical signal. Parts 32a and 32b. As the photoelectric conversion units 32a and 32b, specifically, a differential photo diode (BPD) is used. An in-phase component output signal is input to each of the two photodiodes of the BPD 32a, and an orthogonal component output signal is input to each of the two photodiodes of the BPD 32b.

また、コヒーレント光受信機30は、光電変換部32a、32bが出力するアナログの各電気信号を入力し、デジタル電気信号を出力するAD変換部33a、33bと、デジタル電気信号を入力して位相を推定する位相推定部としてのデジタル演算回路34とを、備える。   The coherent optical receiver 30 receives analog electric signals output from the photoelectric conversion units 32a and 32b, and inputs AD digital units 33a and 33b that output digital electric signals. And a digital arithmetic circuit 34 as a phase estimation unit for estimation.

光ハイブリッド回路10としてモノシリック集積回路を用いることが、コヒーレント光受信機30を小型化する上で好ましい。   A monolithic integrated circuit is preferably used as the optical hybrid circuit 10 in order to reduce the size of the coherent optical receiver 30.

次に、コヒーレント光受信機30の動作を以下に説明する。   Next, the operation of the coherent optical receiver 30 will be described below.

まず、QPSK信号光と、このQPSK信号光と同期したLO光が、光ハイブリッド回路10の入力チャネル11に入力される。   First, QPSK signal light and LO light synchronized with the QPSK signal light are input to the input channel 11 of the optical hybrid circuit 10.

光ハイブリッド回路10内では、LO光とQPSK信号光との相対位相差Δφに応じて、これらの信号光が多モード干渉して自己結像し、4つの出力チャネル12それぞれから信号光が出力される。   In the optical hybrid circuit 10, these signal lights are self-imaged by multimode interference in accordance with the relative phase difference Δφ between the LO light and the QPSK signal light, and the signal light is output from each of the four output channels 12. The

図24は、図23に示す光受信機にQPSK信号光が入力された場合の各出力チャネルにおける透過率を示す図である。図24では、(a)Δφ=0、(b)Δφ=π、(c)Δφ=-π/2、(d)Δφ=π/2の場合の各出力チャネルの透過率が示されている。4つの出力光それぞれの相対位相差Δφにおける透過率の比は、(a)1:0:2:1、(b)1:2:0:1、(c)0:1:1:2、(d)2:1:1:0となる。   FIG. 24 is a diagram showing the transmittance in each output channel when QPSK signal light is input to the optical receiver shown in FIG. FIG. 24 shows the transmittance of each output channel when (a) Δφ = 0, (b) Δφ = π, (c) Δφ = −π / 2, and (d) Δφ = π / 2. . The transmittance ratios of the four output lights in the relative phase difference Δφ are (a) 1: 0: 2: 1, (b) 1: 2: 0: 1, (c) 0: 1: 1: 2, (D) 2: 1: 1: 0.

そして、各出力チャネルからの信号光がBPD32a、32bへ入力される。   The signal light from each output channel is input to the BPDs 32a and 32b.

BPD32a、32bでは、上部のフォトダイオードへの入力に対して+1に相当する電流が出力され、下部のフォトダイオードへの入力に対して-1に相当する電流が出力され、上部及び下部の両方への同時入力に対しては、電流が出力されない。このように、BPD32a、32bは、出力信号光を電気信号へ変換して、AD変換部33a、33bへ出力する。   In the BPDs 32a and 32b, a current corresponding to +1 is output with respect to the input to the upper photodiode, and a current corresponding to -1 is output with respect to the input to the lower photodiode, both to the upper and lower parts. No current is output for the simultaneous input. As described above, the BPDs 32a and 32b convert the output signal light into an electric signal and output it to the AD conversion units 33a and 33b.

BPD32a、32bが出力するアナログの電気信号を入力したAD変換部33a、33bは、アナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換して、デジタル演算回路34へ出力する。   The AD converters 33 a and 33 b that receive the analog electrical signals output from the BPDs 32 a and 32 b convert the analog electrical signals into digital electrical signals and output the digital electrical signals to the digital arithmetic circuit 34.

デジタル演算回路34は、デジタル電気信号を入力して位相を推定し、推定した位相を出力する。このようにして、コヒーレント受信機30は、入力したQPSK信号光を復調する。   The digital arithmetic circuit 34 receives a digital electrical signal, estimates the phase, and outputs the estimated phase. In this way, the coherent receiver 30 demodulates the input QPSK signal light.

上述した本実施形態のコヒーレント受信機30によれば、小さな寸法を有し、且つ光学性能に優れる。   According to the coherent receiver 30 of the present embodiment described above, it has a small size and is excellent in optical performance.

図25は、本明細書に開示する光受信機の他の実施形態を示す図である。   FIG. 25 is a diagram illustrating another embodiment of the optical receiver disclosed in this specification.

本実施形態の光受信機30aは、DQPSK信号光を入力する。   The optical receiver 30a of the present embodiment inputs DQPSK signal light.

コヒーレント光受信機30aは、DQPSK信号光を入力し、2つに分岐して出力する1:2MMIカプラ35を備える。この1:2MMIカプラ35が出力した2つの信号光は、2つの導波路36a、36bを伝搬して光ハイブリッド回路10に入力する。ここで、導波路36aの光路長は、導波路36bの光路長よりも、DQPSK信号光の1ビット分の光路長だけ長くなっている。   The coherent optical receiver 30a includes a 1: 2 MMI coupler 35 that receives the DQPSK signal light, divides it into two, and outputs it. The two signal lights output from the 1: 2 MMI coupler 35 propagate through the two waveguides 36 a and 36 b and enter the optical hybrid circuit 10. Here, the optical path length of the waveguide 36a is longer than the optical path length of the waveguide 36b by an optical path length of one bit of the DQPSK signal light.

光ハイブリッド回路10に入力した2つのDQPSK信号光は、互いに1ビット分だけ位相が異なっているので、光ハイブリッド回路10内で多モード干渉して自己結像し、4つの出力チャネル12それぞれから信号光が出力される。コヒーレント光受信機30aのその他の動作は、上述した実施形態と同様である。   The two DQPSK signal lights input to the optical hybrid circuit 10 are different in phase by one bit from each other. Therefore, self-imaging occurs due to multimode interference in the optical hybrid circuit 10, and signals are output from the four output channels 12. Light is output. Other operations of the coherent optical receiver 30a are the same as those in the above-described embodiment.

本発明では、上述した各実施形態の光ハイブリッド回路及びこのような光ハイブリッド回路を備えた光受信機は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また上述した一の実施形態または変形例における要件は、適宜、実施形態および変形例間で相互に置換可能である。例えば、直接検波を考えたとき、BPSK信号光を入力する場合には、出力チャネルの数は2つにする。また、8PSK信号光を入力する場合には、出力チャネルの数は8つにする。   In the present invention, the optical hybrid circuit of each embodiment described above and the optical receiver provided with such an optical hybrid circuit can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. In addition, the requirements in the above-described embodiment or modification can be appropriately interchanged between the embodiment and the modification. For example, when direct detection is considered, when BPSK signal light is input, the number of output channels is two. When 8PSK signal light is input, the number of output channels is eight.

ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。   All examples and conditional words mentioned herein are intended for educational purposes to help the reader deepen and understand the inventions and concepts contributed by the inventor. All examples and conditional words mentioned herein are to be construed without limitation to such specifically stated examples and conditions. Also, such exemplary mechanisms in the specification are not related to showing the superiority and inferiority of the present invention. While embodiments of the present invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions or modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.

以上の上述した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。   Regarding the above-described embodiments, the following additional notes are disclosed.

(付記1)
複数の入力チャネルと、
複数の出力チャネルと、
一方の端部に前記複数の入力チャネルが接続され、他方の端部に前記複数の出力チャネルが接続される多モード干渉カプラと、
を備え、
前記多モード干渉カプラは、
前記一方の端部から前記他方の端部側に向かって幅が漸減する第1部分と、前記第1部分と接続され接続部分の幅を保持したまま前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かって延びる第2部分と、前記第2部分と接続され前記一方の端部側から前記他方の端部に向かって幅が漸増する第3部分と、を有する、光導波路素子。
(Appendix 1)
Multiple input channels,
Multiple output channels,
A multimode interference coupler in which the plurality of input channels are connected to one end and the plurality of output channels are connected to the other end;
With
The multimode interference coupler is:
A first portion whose width gradually decreases from the one end portion toward the other end portion side, and the other end from the one end portion side while being connected to the first portion and maintaining the width of the connection portion An optical waveguide device comprising: a second portion extending toward the portion side; and a third portion connected to the second portion and gradually increasing in width from the one end portion side toward the other end portion.

(付記2)
前記第1部分の幅は、対向する一対の側部によって規定されており、前記一対の側部それぞれの形状は直線である付記1に記載の光導波路素子。
(Appendix 2)
The width of the first portion is defined by a pair of opposing side portions, and the shape of each of the pair of side portions is a straight line according to Supplementary Note 1.

(付記3)
前記第3部分の幅は、対向する一対の側部によって規定されており、前記一対の側部それぞれの形状は直線である付記1又は2に記載の光導波路素子。
(Appendix 3)
The width of the third portion is defined by a pair of opposing side portions, and the shape of each of the pair of side portions is a straight line according to appendix 1 or 2.

(付記4)
前記第1部分及び前記第3部分は、前記一方の端部から前記他方の端部側に向かう方向の長さが同じである付記1〜3の何れか一項に記載の光導波路素子。
(Appendix 4)
4. The optical waveguide element according to claim 1, wherein the first portion and the third portion have the same length in a direction from the one end portion toward the other end portion.

(付記5)
前記複数の入力チャネルの何れかのチャネルに多値位相偏移変調信号光が入力されて、前記複数の出力チャネルから出力される各信号光間の光強度の差が、前記多位相偏移変調信号光の光強度を基準として6dB以内になるように、前記第2部分の前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かう方向の長さが定められる付記1〜4の何れか一項に記載の光導波路素子。
(Appendix 5)
A multilevel phase shift keying signal light is input to any one of the plurality of input channels, and a difference in light intensity between the signal lights output from the plurality of output channels is determined by the multiphase shift keying. Any one of Supplementary notes 1 to 4, wherein a length of the second portion in a direction from the one end side to the other end side is determined so as to be within 6 dB on the basis of the light intensity of the signal light. The optical waveguide device according to item.

(付記6)
2つの前記入力チャネルと、4つの前記出力チャネルとを備える付記1〜5の何れか一項に記載の光導波路素子。
(Appendix 6)
The optical waveguide device according to any one of appendices 1 to 5, comprising two input channels and four output channels.

(付記7)
前記光導波路素子がモノシリック集積回路である付記1〜6の何れか一項に記載の光導波路素子。
(Appendix 7)
The optical waveguide device according to any one of appendices 1 to 6, wherein the optical waveguide device is a monolithic integrated circuit.

(付記8)
複数の入力チャネルと、
複数の出力チャネルと、
一方の端部に前記複数の入力チャネルが接続され、他方の端部に前記複数の出力チャネルが接続される多モード干渉カプラと、
を備え、
前記多モード干渉カプラは、
前記一方の端部から前記他方の端部側に向かって幅が漸減する第1部分と、前記第1部分と接続され接続部分の幅を保持したまま前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かって延びる第2部分と、前記第2部分と接続され前記一方の端部側から前記他方の端部に向かって幅が漸増する第3部分と、を有する、光導波路素子を備えた光受信機。
(Appendix 8)
Multiple input channels,
Multiple output channels,
A multimode interference coupler in which the plurality of input channels are connected to one end and the plurality of output channels are connected to the other end;
With
The multimode interference coupler is:
A first portion whose width gradually decreases from the one end portion toward the other end portion side, and the other end from the one end portion side while being connected to the first portion and maintaining the width of the connection portion An optical waveguide element comprising: a second portion extending toward the portion side; and a third portion connected to the second portion and gradually increasing in width from the one end side toward the other end portion. Optical receiver.

(付記9)
前記光導波路素子がモノシリック集積回路である付記8に記載の光受信機。
(Appendix 9)
The optical receiver according to appendix 8, wherein the optical waveguide element is a monolithic integrated circuit.

(付記10)
前記光導波路素子の各出力光信号を電気信号に変える光電変換部と、前記光電変換部が出力する各電気信号を入力して、位相を推定する位相推定部とを、備える付記9又は10に記載の光受信機。
(Appendix 10)
Supplementary note 9 or 10 comprising: a photoelectric conversion unit that converts each output optical signal of the optical waveguide element into an electric signal; and a phase estimation unit that inputs each electric signal output from the photoelectric conversion unit and estimates a phase. The optical receiver described.

(付記11)
一方の端部から他方の端部に向かって光を伝搬する多モード干渉カプラであって、
前記一方の端部から前記他方の端部側に向かって幅が漸減する第1部分と、前記第1部分と接続され接続部分の幅を保持したまま前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かって延びる第2部分と、前記第2部分と接続され前記一方の端部側から前記他方の端部に向かって幅が漸増する第3部分と、を有する、多モード干渉カプラ。
(Appendix 11)
A multimode interference coupler that propagates light from one end to the other end,
A first portion whose width gradually decreases from the one end portion toward the other end portion side, and the other end from the one end portion side while being connected to the first portion and maintaining the width of the connection portion A multi-mode interference coupler, comprising: a second portion extending toward the portion side; and a third portion connected to the second portion and gradually increasing in width from the one end side toward the other end portion.

10 光ハイブリッド回路(光導波路素子)
11 入力チャネル
12 出力チャネル
13 多モード干渉カプラ
13a 多モード干渉カプラの第1部分
13b 多モード干渉カプラの第2部分
13c 多モード干渉カプラの第3部分
13e 第1部分の一対の側部
13f 第3部分の一対の側部
14 一方の端部
15 他方の端部
30 光受信機
31 局部発振光発生部
32a、32b 差動型フォトダイオード(光電変換部)
33a、33b AD変換部
34 デジタル演算回路(位相推定部)
35 遅延部
40 基板
41 下クラッド層
42 コア層
43 上クラッド層
44 メサ部
多モード干渉カプラの一方の端部の幅
多モード干渉カプラの第2部分の幅
LM1 第1部分の長さ
LM2 第1部分と第2部分とを合わせた長さ
LM3 多モード干渉カプラの長さ
CL 幅方向の中心軸
10 Optical hybrid circuit (optical waveguide device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Input channel 12 Output channel 13 Multimode interference coupler 13a 1st part of a multimode interference coupler 13b 2nd part of a multimode interference coupler 13c 3rd part of a multimode interference coupler 13e A pair of side parts 13f 3rd 3rd A pair of side portions 14 One end portion 15 The other end portion 30 Optical receiver 31 Local oscillation light generation portion 32a, 32b Differential photodiode (photoelectric conversion portion)
33a, 33b AD conversion unit 34 Digital arithmetic circuit (phase estimation unit)
35 The length of the width LM1 first portion width W M second part of the multimode interference coupler of the one end portion of the upper cladding layer 44 the mesa W S multimode interference coupler delay unit 40 the substrate 41 lower cladding layer 42 a core layer 43 LM2 Length of first part and second part combined LM3 Length of multimode interference coupler CL Center axis in width direction

Claims (5)

コヒーレント光受信機の光ハイブリッド回路として使用される光導波路素子であって
複数の入力チャネルと、
複数の出力チャネルと、
一方の端部に前記複数の入力チャネルが接続され、他方の端部に前記複数の出力チャネルが接続される多モード干渉カプラと、
を備え、
前記多モード干渉カプラは、
前記一方の端部から前記他方の端部側に向かって幅が漸減する第1部分と、前記第1部分と接続され接続部分の幅を保持したまま前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かって延びる第2部分と、前記第2部分と接続され前記一方の端部側から前記他方の端部に向かって幅が漸増する第3部分と、を有し、
前記一方の端部から前記他方の端部側に向かう方向における前記第部分の長さと前記多モード干渉カプラの長さとの比が、100/449〜110/446.3の範囲にある光導波路素子。
An optical waveguide device used as an optical hybrid circuit of a coherent optical receiver ,
Multiple input channels,
Multiple output channels,
A multimode interference coupler in which the plurality of input channels are connected to one end and the plurality of output channels are connected to the other end;
With
The multimode interference coupler is:
A first portion whose width gradually decreases from the one end portion toward the other end portion side, and the other end from the one end portion side while being connected to the first portion and maintaining the width of the connection portion A second part extending toward the part side, and a third part connected to the second part and gradually increasing in width from the one end side toward the other end part,
An optical fiber in which the ratio of the length of the second portion and the length of the multimode interference coupler in the direction from the one end side to the other end side is in the range of 100/449 to 110 / 446.3. Waveguide element.
前記第1部分の幅は、対向する一対の側部によって規定されており、前記一対の側部それぞれの形状は直線である請求項1に記載の光導波路素子。   2. The optical waveguide device according to claim 1, wherein a width of the first portion is defined by a pair of opposing side portions, and a shape of each of the pair of side portions is a straight line. 前記第3部分の幅は、対向する一対の側部によって規定されており、前記一対の側部それぞれの形状は直線である請求項1又は2に記載の光導波路素子。   3. The optical waveguide device according to claim 1, wherein a width of the third portion is defined by a pair of opposing side portions, and a shape of each of the pair of side portions is a straight line. 前記第1部分及び前記第3部分は、前記一方の端部から前記他方の端部側に向かう方向の長さが同じである請求項1〜3の何れか一項に記載の光導波路素子。   4. The optical waveguide element according to claim 1, wherein the first portion and the third portion have the same length in a direction from the one end portion toward the other end portion. 5. 光ハイブリッド回路として使用される光導波路素子であって、
複数の入力チャネルと、
複数の出力チャネルと、
一方の端部に前記複数の入力チャネルが接続され、他方の端部に前記複数の出力チャネルが接続される多モード干渉カプラと、
を備え、
前記多モード干渉カプラは、
前記一方の端部から前記他方の端部側に向かって幅が漸減する第1部分と、前記第1部分と接続され接続部分の幅を保持したまま前記一方の端部側から前記他方の端部側に向かって延びる第2部分と、前記第2部分と接続され前記一方の端部側から前記他方の端部に向かって幅が漸増する第3部分と、を有し、前記一方の端部から前記他方の端部側に向かう方向における前記第部分の長さと前記多モード干渉カプラの長さとの比が、100/449〜110/446.3の範囲にある光導波路素子を備えたコヒーレント光受信機。
An optical waveguide device used as an optical hybrid circuit,
Multiple input channels,
Multiple output channels,
A multimode interference coupler in which the plurality of input channels are connected to one end and the plurality of output channels are connected to the other end;
With
The multimode interference coupler is:
A first portion whose width gradually decreases from the one end portion toward the other end portion side, and the other end from the one end portion side while being connected to the first portion and maintaining the width of the connection portion A second part extending toward the part side, and a third part connected to the second part and gradually increasing in width from the one end part side toward the other end part. the ratio of the length of said second portion and said multi-mode interference coupler from part side in the direction toward the end portion side of the other is an optical waveguide element is in the range of 100 / 449-110 / 446.3, the Coherent optical receiver equipped.
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